鋼筋與混凝土的粘結

1、鋼筋與混凝土的粘結鋼筋與混凝土的粘結 粘結粘結 一、粘結作用一、粘結作用 鋼筋混凝土受力后會沿鋼筋和混凝土接觸面上產生鋼筋混凝土受力后會沿鋼筋和混凝土接觸面上產生 剪應力，通常把這種剪應力稱為剪應力，通常把這種剪應力稱為粘結應力粘結應力。 粘結應力分為粘結應力分為鋼筋端部的錨固粘結應力鋼筋端部的錨固粘結應力和和裂縫之間裂縫之間 的局部粘結應力。的局部粘結應力。 錨固粘結應力錨固粘結應力，是，是 指鋼筋伸入支座或指鋼筋伸入支座或 支座負彎矩鋼筋在支座負彎矩鋼筋在 跨間截斷時，必須跨間截斷時，必須 具有足夠的錨固長具有足夠的錨固長 度，通過錨固長度度，通過錨固長度 積累粘結力，如果積累粘結力，如果

2、 錨固不良，鋼筋將錨固不良，鋼筋將 在未充分發(fā)揮作用在未充分發(fā)揮作用 前就被拔出。前就被拔出。 SAS la s SAS 裂縫間的局部粘結應裂縫間的局部粘結應 力力是在相鄰兩個開裂是在相鄰兩個開裂 截面之間產生的，鋼截面之間產生的，鋼 筋應力的變化受到粘筋應力的變化受到粘 結應力的影響，粘結結應力的影響，粘結 應力使相鄰兩裂縫之應力使相鄰兩裂縫之 間混凝土參與受拉，間混凝土參與受拉， 局部粘結應力的喪失局部粘結應力的喪失 會影響構件的剛度的會影響構件的剛度的 降低和裂縫的開展。降低和裂縫的開展。 lcr MM SASSAS S S 二、粘結力的組成二、粘結力的組成 由四部分組成：由四部分組成：

3、 化學膠結力：化學膠結力：這種力一般較小，只在鋼筋和混凝土界面存這種力一般較小，只在鋼筋和混凝土界面存 在，當鋼筋受力后變形，發(fā)生局部滑移后，粘結力就喪失了。在，當鋼筋受力后變形，發(fā)生局部滑移后，粘結力就喪失了。 摩擦力：摩擦力：混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住，當鋼筋和混混凝土收縮后將鋼筋緊緊地握裹住，當鋼筋和混 凝土產生相對滑移時，在鋼筋和混凝土界面上將產生摩擦力。凝土產生相對滑移時，在鋼筋和混凝土界面上將產生摩擦力。 機械咬合力：機械咬合力：這是鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械這是鋼筋表面凹凸不平與混凝土產生的機械 咬合作用而產生的力。咬合作用而產生的力。 鋼筋端部的錨固力：鋼筋端部的錨

4、固力：指用在鋼筋端部彎鉤、彎折，以及在指用在鋼筋端部彎鉤、彎折，以及在 錨固區(qū)焊接鋼筋、短角鋼等機械作用來維持錨固力。錨固區(qū)焊接鋼筋、短角鋼等機械作用來維持錨固力。 各種粘結力中，化學膠結力較??；光面鋼筋以摩擦力為主；各種粘結力中，化學膠結力較小；光面鋼筋以摩擦力為主； 變形鋼筋以機械咬合力為主。變形鋼筋以機械咬合力為主。 三、粘結機理三、粘結機理 鋼筋的粘結強度通常鋼筋的粘結強度通常 采用標準抗拔試驗獲采用標準抗拔試驗獲 得，鋼筋和混凝土之得，鋼筋和混凝土之 間的平均粘結應力為間的平均粘結應力為: dl F AS 100 100 自由端 套管 加荷端 F d l=5d (23)d 21 (s

5、/mm) /(N/mm2) 212410 1 2 3 086 5 4 7 6 A BC D 43 1 2 3 (s/mm) /(N/mm2) 0 A B C 光面鋼筋的光面鋼筋的- s曲線曲線 變形鋼筋的變形鋼筋的- s曲線曲線 四、影響粘結強度的因素四、影響粘結強度的因素 試驗結果表明，鋼筋的極限粘結強度與混凝土抗拉試驗結果表明，鋼筋的極限粘結強度與混凝土抗拉 強度近似成正比。強度近似成正比。 增大保護層厚度，保持一定的鋼筋間增大保護層厚度，保持一定的鋼筋間 距，可以提高外圍混凝土的抗劈裂能力，有利于粘結強度的充分距，可以提高外圍混凝土的抗劈裂能力，有利于粘結強度的充分 發(fā)揮。發(fā)揮。 鋼筋的

6、直徑越大，粘結強度越?。慌c光圓鋼鋼筋的直徑越大，粘結強度越??；與光圓鋼 筋相比，變形鋼筋具有較高的粘結強度。筋相比，變形鋼筋具有較高的粘結強度。 橫向鋼筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土內部裂縫橫向鋼筋（如梁中的箍筋）可以限制混凝土內部裂縫 的發(fā)展，提高粘結強度。的發(fā)展，提高粘結強度。 澆筑混凝土時，澆筑深度過大（超過澆筑混凝土時，澆筑深度過大（超過 300mm）時，會削弱鋼筋與混凝土之間的粘結作用。時，會削弱鋼筋與混凝土之間的粘結作用。 混凝土強度混凝土強度 保護層厚度和鋼筋的凈距保護層厚度和鋼筋的凈距 鋼筋的直徑和外形鋼筋的直徑和外形 橫向鋼筋橫向鋼筋 澆筑混凝土時鋼筋的位置澆筑混凝土時鋼筋

7、的位置 2.3.2 鋼筋的錨固和連接鋼筋的錨固和連接 一、鋼筋的錨固一、鋼筋的錨固 鋼筋的錨固鋼筋的錨固是指通過混凝土中鋼筋埋置段或機械措施將鋼筋所受是指通過混凝土中鋼筋埋置段或機械措施將鋼筋所受 的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括的力傳給混凝土，使鋼筋錨固于混凝土而不滑出，包括直鋼筋的直鋼筋的 錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機械措施的錨固等。錨固、帶彎鉤或彎折鋼筋的錨固，以及采用機械措施的錨固等。 基本錨固長度基本錨固長度 ： 混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定縱向受拉鋼筋的錨固長度縱向受拉鋼筋的錨固長度作為鋼作為鋼 筋的筋的基本錨固長度基本錨固長度 。如下圖

8、所示，可得平衡公式：如下圖所示，可得平衡公式： a l a l d y f a l y fd a dl 4 2 4 F la d 混凝土結構設計規(guī)范在通常的保護層厚度和相應的構造混凝土結構設計規(guī)范在通常的保護層厚度和相應的構造 條件下，考慮鋼筋的抗拉強度、外形系數和適當的可靠度，條件下，考慮鋼筋的抗拉強度、外形系數和適當的可靠度， 錨固長度按下式計算：錨固長度按下式計算： d t f y f a l 其中其中 指錨固鋼筋的外形系數，按表取用。指錨固鋼筋的外形系數，按表取用。 錨固長度的修正：錨固長度的修正： 當當HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋級鋼筋直徑大于直徑大于25mm時，

9、錨固時，錨固 長度應乘以修正系數長度應乘以修正系數1.1。 HRB335、HRB400和和RRB400級級涂環(huán)氧樹脂鋼筋涂環(huán)氧樹脂鋼筋，其錨固長度應，其錨固長度應 乘以修正系數乘以修正系數1.25。 鋼筋在施工中鋼筋在施工中易受擾動易受擾動（如滑模施工），錨固長度應乘以修正系（如滑模施工），錨固長度應乘以修正系 數數1.1。 當當HRB335、HRB400和和RRB400級鋼筋級鋼筋保護層厚度大于鋼筋直保護層厚度大于鋼筋直 徑的徑的3倍且配置有箍筋倍且配置有箍筋時，錨固長度可乘以修正系數時，錨固長度可乘以修正系數0.8。 經過上述修正，錨固長度不得小于計算錨固長度的經過上述修正，錨固長度不得小

10、于計算錨固長度的0.7倍，且不倍，且不 應小于應小于250mm，這是錨固長度的最低限值。這是錨固長度的最低限值。 鋼筋的機械錨固：鋼筋的機械錨固： D = 4d 135 5d d d 5d d d d 5d (a)末端帶135 彎 鉤 (b)末端與鋼板穿孔塞焊(c)末端與短鋼筋雙面貼焊 返回返回 受壓鋼筋的錨固：受壓鋼筋的錨固： 受壓鋼筋的錨固長度可取受壓鋼筋的錨固長度可取為受拉錨固長度為受拉錨固長度 的的0.7倍。倍。 a l 二、鋼筋的連接二、鋼筋的連接 當鋼筋長度不夠，或需要采用施工縫或后澆帶等構造措施時，當鋼筋長度不夠，或需要采用施工縫或后澆帶等構造措施時， 鋼筋就需要連接。鋼筋就需要

11、連接。鋼筋連接的目的是通過混凝土中兩根鋼筋的鋼筋連接的目的是通過混凝土中兩根鋼筋的 連接，將一根鋼筋所受的力傳給另一根鋼筋。連接，將一根鋼筋所受的力傳給另一根鋼筋。 連接的基本要求：連接的基本要求： 保證接頭區(qū)域應有足夠的保證接頭區(qū)域應有足夠的承載力承載力、剛度剛度、延性延性、恢復性能恢復性能以及以及 疲勞性能疲勞性能。 鋼筋連接的基本類型：鋼筋連接的基本類型： 受力鋼筋的連接方式分三個類型：受力鋼筋的連接方式分三個類型：搭接搭接、機械連接機械連接和和焊接焊接。 鋼筋連接設計應遵循的原則：鋼筋連接設計應遵循的原則： 接頭應盡量設置在受力較小處；接頭應盡量設置在受力較小處； 在同一受力鋼筋上宜少

12、設連接接頭；在同一受力鋼筋上宜少設連接接頭； 接頭位置應互相錯開；接頭位置應互相錯開； 在鋼筋連接區(qū)域應采取必要的構造措施；在鋼筋連接區(qū)域應采取必要的構造措施； 機械連接接頭能產生較牢固的連接力，所以應優(yōu)先采用機械機械連接接頭能產生較牢固的連接力，所以應優(yōu)先采用機械 連接。連接。 鋼筋連接的措施：鋼筋連接的措施： 幾個概念：幾個概念：連接區(qū)段、鋼筋搭接接頭面積百分率、縱向受拉鋼連接區(qū)段、鋼筋搭接接頭面積百分率、縱向受拉鋼 筋的搭接長度筋的搭接長度 ll 。 綁扎搭接措施：綁扎搭接措施： 1）當受拉鋼筋直徑）當受拉鋼筋直徑 及受壓鋼筋的直徑及受壓鋼筋的直徑 時，時， 不宜采用綁扎搭接接頭；軸心受

13、拉和小偏心受拉桿件（如桁架和不宜采用綁扎搭接接頭；軸心受拉和小偏心受拉桿件（如桁架和 拱的拉桿），一旦連接失效，后果嚴重，因此，其縱向鋼筋不得拱的拉桿），一旦連接失效，后果嚴重，因此，其縱向鋼筋不得 采用綁扎搭接接頭。采用綁扎搭接接頭。 mmd28 mmd32 ll 1.3ll 2）應控制搭接接頭面積百分率，）應控制搭接接頭面積百分率，對梁類、板類及墻類構件，不對梁類、板類及墻類構件，不 宜大于宜大于25%;對柱類構件，不宜大于對柱類構件，不宜大于50%。 3）在任何情況下，縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度均不）在任何情況下，縱向受拉鋼筋綁扎搭接接頭的搭接長度均不 應小于應小于300mm； 受壓縱向鋼筋的搭接長度不應小于縱向受拉鋼筋搭接長度的受壓縱向鋼筋的搭接長度不應小于縱向受拉鋼筋搭接長度的0.7 倍，且在任何情況下，搭接長度均不應小于倍，且在任何情況下，搭接長度均不應小于200mm。 4)為了防止缺乏側向約束，導致縱向受力鋼筋劈裂分離，應規(guī)定為了防止缺乏側向約束，導致縱向受力鋼筋劈裂分離，應規(guī)定 搭接區(qū)的構造措施